USB Signal (2.0) ungeschirmt führen?

Am 18.08.2012 14:29, schrieb Christian Zietz:

Hallo,

ich habs mal so abgeschätzt, mit Lambda/4 und Poti. So um die 110 Ohm kamen raus.

Peter

Ist der Wellewiderstand bei Leiterl=E4ngen deutlich kleiner als die Wellenl=E4nge nicht irrelevant? Bitte um Nachsicht, wenn das eine dumme Frage ist, bin Maschinenbauer und kenne die Frequenzen f=FCr USB nicht.

Axel

Das ist eine gute Frage und es gibt IMHO keine wirklich "richtige" Antwort, da die Übergänge fliessend sind. Ob der Wellenwiderstand relevant ist, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, das Verhältnis von Länge zu Wellenlänge ist nur einer davon.

Wichtig ist es, daran zu denken, dass ein Kabel keine Kapazität und keine Induktivität "ist", sondern dass ein Kabel eben ein Kabel ist, mit besonderen Eigenschaften.

Falls die Impedanzen von Sender und/oder Empfänger deutlich vom Wellenwiderstand des Kabels abweichen, dann _wirkt_ es wie ein Kondensator oder wie eine Drossel. Die Frage ist dann, ob diese Wirkung stört.

Beispiel: NF-Vorverstärker mit hochohmigem (dutzende kOhm) Ausgangswiderstand. Hier können schon kurze Stücke abgeschirmtes Kabel wie ein Kondensator wirken, welcher dann einen Spannungsteiler mit dem Innenwiderstand bildet. Auch bei Frequenzen, deren Wellenlänge riesig im Vergleich zur Kabellänge ist.

Beispiel: Hochspannungsleitung. Wegen der hohen Spannungen und hoher Ströme wirken schon kleine Kapazitäten und kleine Induktivitäten sehr störend, da dann hohe Blindleistungskomponenten auftreten. Daher wird man schon bei Leitungslängen, welche viel kürzer sind, als die Wellenlänge (die ja so ziemlich ist bei 50 Hz), versuchen, möglichst mit dem Wellenwiderstand zu belasten.

Bei Pulskrempel (trifft wohl auf USB so ungefähr zu) hat man eh immer hohe Frequenzanteile, dort nerven dann insbesondere die Reflexionen an Impedanzsprüngen (auch solche irgendwo in der Leitung, nicht nur am falsch abgeschlossenen Ende), daher wird man die vermeiden wollen.

Hallo,

danke erstmal für die Rückmeldung. Schonmal gut zu wissen, dass ich mit meiner Vermutung zur "Empfindlichkeit" des USB-Signals richtig gelegen habe.

Wie sieht es denn aus, wenn mehrere Signale parallel laufen.

Beispiel: An einer Seite einer Platine habe ich einen USB-Hub-IC. Einen Port des ICs nutze ich in der Schaltung, die drei weiteren möchte ich an verschiedenen Stellen etwas weiter entfernt als Buchse nach draußen führen. Über ein paar Zentimeter laufen also die USB 2.0 Signale mehrerer Geräte parallel (z.B. in Form eines "Bündels" von Lackisolierten Drähtchen).

Zumindest die Hersteller der HUB-ICs sehen das wohl recht unkritisch. Dort kommt einfach aufgereiht "D+" und "D-" der einzelnen abgehenden Ports raus.

Gruß

Manuel

kommt

Auf der Platine hast Du normalerweise eine Masseplane darunter, so dass das meiste Feld zwischen den beiden Leitern und Masse ist - schon, um die Impedanz halbwegs konstant hinzubekommen. Trotzdem werden normalerweise in den Design Guides Abstände zwischen den Paaren von mindestens 3-4W angegeben, um die Kopplung zu reduzieren.

Direkt an den Pins geht das natürlich nicht, aber die Länge der koppelnden Segmente macht es.

cu Michael

Im aktuellen Datenblatt eher Seite 21. Das ist single-ended, nicht differentiell.

Wenn Du denn schon den (gratis verfügbaren!) offiziellen Standard ignorieren und lieber auf Sekundärliteratur zugreifen willst, wäre FTDI Application Note #146 (USB Hardware Design Guidelines) erhellend gewesen.

cu Michael